KR102125722B1 - Coil structure for inductive and resonant wireless charging transmitter and integral control method for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 전송을 위해 배치된 제1 코일, 무선 전력 전송을 위해 제1 코일의 외곽에 위치한 제2 코일, 및 자기 유도(magnetic induction) 방식 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 코일은 동작하고 상기 제2 코일은 동작하지 않도록 하며, 자기 공진(magnetic resonance) 방식 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 통합 동작하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.When the wireless power transmitter according to the present invention operates in a first coil arranged for wireless power transmission, a second coil located outside the first coil for wireless power transmission, and a magnetic induction mode, the When the first coil operates and the second coil does not operate, and when operating in a magnetic resonance mode, a control unit configured to control the first coil and the second coil to be integrated may be included. .

Description

유도 공진 통합형 무선 충전 송신기의 코일 구조 및 제어 방법{COIL STRUCTURE FOR INDUCTIVE AND RESONANT WIRELESS CHARGING TRANSMITTER AND INTEGRAL CONTROL METHOD FOR THE SAME}Coil structure and control method of an inductive resonance integrated wireless charging transmitter {COIL STRUCTURE FOR INDUCTIVE AND RESONANT WIRELESS CHARGING TRANSMITTER AND INTEGRAL CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 유도 공진 통합형 무선 충전 송신기 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 무선 충전 송신기의 유도 코일 및 공진 코일이 통합된 코일 구조 및 유도 공진 통합 제어 방식을 구현하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an inductive resonance integrated wireless charging transmitter and a control method thereof. More specifically, the present invention relates to a coil structure in which an induction coil and a resonance coil of a wireless charging transmitter are integrated, and a technique for implementing an induction resonance integrated control scheme.

무선 충전 또는 무선 전력 송수신 기술은 전기 에너지를 선 없이 전달하여 배터리를 충전하는 기술로서, 일반적으로는 전기 에너지를 전자기장으로 변환하여 전달하며, 현재의 무선충전 기술은 대부분 자기장의 유도 원리를 이용하여 송신기에서 수신기를 거쳐 배터리를 충전하는 방식을 이용한다.Wireless charging or wireless power transmission/reception technology is a technology that charges a battery by transferring electrical energy without wires, and generally converts and transmits electrical energy into an electromagnetic field, and most of the current wireless charging technologies use a magnetic field induction principle. The method of charging the battery through the receiver is used.

무선충전 기술은 전송하는 방식에 따라 크게 자기 유도(magnetic induction) 방식과 자기 공진(magnetic resonance) 방식으로 나누어진다. 자기 유도 방식은 밀착형 무선충전 방식으로 1차측 코일과 2차측 코일 사이의 전자기유도(induction) 현상을 이용하여 최대 수 cm 이내의 근접거리에서 수 W에서 수 kW의 전력을 전송할 수 있는 기술로서, 근거리에서 상대적으로 높은 전송효율을 갖는 방식이다. 자기 공진 또는 자기 공명 방식은 근거리 무선충전 방식으로 1차측 코일과 2차측 코일 사이의 공진(resonance) 현상을 이용하여 수십 cm의 근거리에서도 전력 전송이 가능한 기술로서, 자기 유도 방식보다 상대적으로 먼 전송거리를 전송할 수 있고, 코일 사이의 정렬(alignment)에 대해서도 어느 정도의 자유도를 가지며, 다수의 제품을 동시에 충전가능하다는 장점을 가지나, 자기 유도 방식에 비해 전송 효율이 낮다는 단점을 가진다.The wireless charging technology is largely divided into a magnetic induction method and a magnetic resonance method according to a transmission method. The magnetic induction method is a technology that can transmit power of several watts to several kW at a close distance within a maximum of several centimeters by using an electromagnetic induction phenomenon between the primary side coil and the secondary side coil in an adhesive wireless charging method, This method has a relatively high transmission efficiency at a short distance. The magnetic resonance or magnetic resonance method is a short-range wireless charging method that uses a resonance phenomenon between the primary side coil and the secondary side coil to transmit power even at a short distance of several tens of centimeters. It has the advantage of being able to transmit, and having some degree of freedom with respect to the alignment between coils, and being able to charge multiple products at the same time, but has the disadvantage of low transmission efficiency compared to the magnetic induction method.

현재 스마트폰 등 소출력 모바일 기기에 적용되고 있는 유도 방식의 무선 충전의 단점을 보완하기 위해 자기 유도 방식과 자기 공진 방식을 모두 제공 가능한 통합형 무선 충전 송신기의 필요성이 높아지고 있다.There is an increasing need for an integrated wireless charging transmitter capable of providing both a magnetic induction method and a magnetic resonance method in order to compensate for the disadvantages of the induction method wireless charging currently applied to small output mobile devices such as smartphones.

대한민국 등록특허공보 10-1503221Republic of Korea Registered Patent Publication 10-1503221 대한민국 등록특허공보 10-1342585Republic of Korea Registered Patent Publication 10-1342585

본 발명은 유도 방식 및 공진 방식의 단말기를 모두 지원가능하고, 유도 방식의 고 충전 효율 및 공진 방식의 편리함을 활용한 유도 공진 통합형 무선 충전 송신기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an induction resonance integrated wireless charging transmitter and a control method thereof, capable of supporting both induction and resonance terminals, and utilizing high induction efficiency and convenience of the resonance method.

또한, 본 발명은 유도 코일과 공진 코일 통합 구조에서 특히 공진 방식 충전 시에 양 코일을 공진 코일로서 모두 동작시킴으로써 충전 효율을 증대시키는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to increase charging efficiency by operating both coils as resonant coils, especially during resonant charging, in an induction coil and resonant coil integrated structure.

또한, 본 발명은 자동차와 같은 움직이는 환경 및 한정된 공간 내에서 사용자 편의성을 증대시키는 유도 공진 통합형 무선 충전 송신기 및 무선 전력 전송 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an inductively resonant integrated wireless charging transmitter and a wireless power transmission method to increase user convenience in a moving environment such as a vehicle and a limited space.

본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The solving problems of the present invention are not limited to the above-mentioned contents, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에서 무선 전력 전송을 위해 배치된 제1 코일; 무선 전력 전송을 위해 상기 제1 코일의 외곽에 위치한 제2 코일; 및 자기 유도(magnetic induction) 방식 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 코일은 동작하고 상기 제2 코일은 동작하지 않도록 하며, 자기 공진(magnetic resonance) 방식 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 통합 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 무선 전력 송신기를 제공한다.A first coil disposed for wireless power transmission in an embodiment of the present invention; A second coil located outside the first coil for wireless power transmission; And when operating in a magnetic induction mode, the first coil operates and the second coil does not operate, and when operating in a magnetic resonance mode, the first coil and the It provides a wireless power transmitter including a control unit for controlling the second coil to operate in an integrated manner.

여기서, 자기 공진 방식 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 모두 자기 공진 방식을 위한 코일로서 동작할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 송신 효율을 향상시키기 위해 상기 제2 코일 외곽을 둘러싸도록 배치되는 EBG(Electro-Band gap) 구조체를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 코일은 원형 형상으로 감겨있고, 상기 제2 코일은 사각형 형상으로 감겨있을 수 있다.Here, when operating in a self-resonant mode, both the first coil and the second coil may operate as a coil for the self-resonant system. In addition, the wireless power transmitter may further include an EBG (Electro-Band gap) structure disposed to surround the outer periphery of the second coil to improve transmission efficiency. Further, the first coil may be wound in a circular shape, and the second coil may be wound in a square shape.

본 발명의 다른 실시예에서 적어도 일부가 곡면으로 구성된 기판; 무선 전력 전송을 위해 상기 기판 상에 배치된 제1 코일; 및 무선 전력 전송을 위해 상기 제1 코일과 이격하여 상기 기판의 곡면을 따라 감긴 제2 코일로서, 상기 제1 코일보다 큰 크기를 갖는 것인, 상기 제2 코일; 및 자기 유도 방식 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 코일은 동작하고 상기 제2 코일은 동작하지 않도록 하며, 자기 공진 방식 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 통합 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 무선전력 송신기를 제공한다.In another embodiment of the present invention at least a portion of the substrate consisting of a curved surface; A first coil disposed on the substrate for wireless power transmission; And a second coil spaced apart from the first coil and wound along the curved surface of the substrate for wireless power transmission, having a size larger than that of the first coil; And when operating in a magnetic induction mode, the first coil operates and the second coil does not operate, and when operating in a magnetic resonance mode, the first coil and the second coil are controlled to operate in an integrated manner. It provides a wireless power transmitter including a control unit.

여기서, 자기 공진 방식 모드로 동작하는 경우, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 모두 자기 공진 방식을 위한 코일로서 동작할 수 있다. 또한, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일은 모두 원형 형상으로 감겨있을 수 있다.Here, when operating in a self-resonant mode, both the first coil and the second coil may operate as a coil for the self-resonant system. In addition, both the first coil and the second coil may be wound in a circular shape.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 차량 내 무선 전력 수신이 가능한 적어도 하나의 단말기를 검출하고, 각 단말기가 자기 공진 방식 또는 자기 유도 방식의 무선 전력 수신을 지원하는지 여부를 판단하는 단계; 자기 유도 방식 모드가 필요하다고 판단되는 경우, 무선 전력 전송을 위해 배치된 제1 코일의 동작은 온(on)시키고, 상기 제1 코일의 외곽에 위치한 제2 코일의 동작은 오프(off)시켜서 자기 유도 방식으로 무선 전력 전송을 제공하는 단계; 및 자기 공진 방식 모드가 필요하다고 판단되는 경우, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일을 통합하여 동작시킴으로써 단말기에 자기 공진 방식으로 무선 전력 전송을 제공하는 단계를 포함하는 차량 내 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.In another embodiment of the present invention, detecting at least one terminal capable of receiving wireless power in a vehicle, and determining whether each terminal supports wireless power reception using a self-resonant or magnetic induction method; When it is determined that the magnetic induction mode is necessary, the operation of the first coil disposed for wireless power transmission is turned on, and the operation of the second coil located outside the first coil is turned off to thereby operate magnetically. Providing wireless power transmission in an inductive manner; And when it is determined that a self-resonant mode is necessary, providing the wireless power transmission in a vehicle by providing the wireless power transmission in a self-resonant manner by integrating and operating the first coil and the second coil can do.

여기서, 상기 제1 코일의 동작 주파수와 상기 차량 내 전자 장치의 사용 주파수 간에 간섭이 발생하는 경우, 상기 자기 공진 방식 모드가 필요하다고 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 단말기의 충전 상태 정보와 관련된 알람을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 단말기의 충전 상태 정보는 충전 진행 여부, 충전 상황, 이물질 감지(foreign object detection) 여부 중 적어도 하나와 관련된 것일 수 있다.Here, when interference occurs between the operating frequency of the first coil and the use frequency of the electronic device in the vehicle, the method may further include determining that the self-resonant mode is necessary. In addition, the method may further include providing an alarm related to charging status information of the terminal. In addition, the charging status information of the terminal may be related to at least one of whether charging is in progress, charging status, and whether foreign object is detected.

본 발명에 의하면, 유도 방식 및 공진 방식의 단말기를 모두 지원가능하고, 유도 방식의 고 충전 효율 및 공진 방식의 편리함을 활용한 유도 공진 통합형 무선 충전 송신기 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide both inductive and resonant terminals, and to provide an inductively resonant integrated wireless charging transmitter and control method utilizing the high charging efficiency of the inductive method and the convenience of the resonant method.

또한, 본 발명에 의하면, 유도 코일과 공진 코일 통합 구조에서 특히 공진 방식 충전 시에 양 코일을 공진 코일로서 모두 동작시킴으로써 충전 효율을 증대시킬 수 있다.Further, according to the present invention, in the induction coil and resonant coil integrated structure, charging efficiency can be increased by operating both coils as resonant coils, particularly during resonant charging.

또한, 본 발명에 의하면, 자동차와 같은 움직이는 환경 및 한정된 공간 내에서 사용자 편의성을 증대시키는 유도 공진 통합형 무선 충전 송신기 및 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide an inductively resonant integrated wireless charging transmitter and a wireless power transmission method for increasing user convenience in a moving environment such as a vehicle and a limited space.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned contents, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 공진 통합형 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 공진 통합형 무선 충전 송신기의 코일부의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 무선 전력 송신기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 유도 공진 통합형 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 간섭 회피를 위한 차량용 유도 공진 통합형 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an inductive resonance integrated wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the structure of the coil portion of the inductive resonance integrated wireless charging transmitter according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the structure of a curved wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart for explaining a method for transmitting wireless induction resonance integrated power for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining a method for transmitting inductive resonance integrated wireless power for a vehicle for avoiding frequency interference according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. Also, "comprises" and/or "comprising" as used herein does not exclude the presence or addition of one or more other components, steps and actions, as mentioned. Does not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The configuration of the present invention and the effect of the action will be clearly understood through the following detailed description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 공진 통합형 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1을 참조하면, 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기(100)인 무선 충전 장치와 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기인 충전 단말기(200)를 포함하는 무선 전력 전송 시스템이 도시된다.1 is a conceptual diagram illustrating an inductive resonance integrated wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system including a wireless charging device that is a wireless power transmitter 100 that wirelessly transmits power and a charging terminal 200 that is a wireless power receiver that wirelessly receives power is illustrated.

무선 전력 송신기(100)는 전원 공급부(110), 전력 센싱부(120), 코일부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있으며, 이 구성 요소들 외에도 무선 전력 송신을 위해 필요한 다양한 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)는 충전 단말기(200)와 통신이 가능하며, 예컨대 유도 방식 모드에서 무선 충전을 위한 동작 주파수 대역인 자기장 채널을 이용한 인 밴드(in-band) 통신이 가능하고, 공진 방식 모드에서 유도 방식의 동작 주파수보다 고주파 대역인 ISM(Industry Science Medical) 밴드 대역을 이용하여, 예컨대 2.4Ghz의 저전력 블루투스(Bluetooth LE) 등을 이용한 아웃 밴드(out-band) 통신이 가능하며, 통신 방법은 이에 한정되지 않는다. 또한, 무선 전력 전송을 위한 동작 주파수 대역은 무선 충전 표준, 및 유도 또는 공진 방식에 따라 상이할 수 있다.The wireless power transmitter 100 may include a power supply unit 110, a power sensing unit 120, a coil unit 130, and a control unit 140. In addition to these components, various components necessary for wireless power transmission It may further include. The wireless power transmitter 100 can communicate with the charging terminal 200, for example, in-band communication using a magnetic field channel that is an operating frequency band for wireless charging in an induction mode, and a resonance mode By using the ISM (Industry Science Medical) band band, which is a higher frequency band than the induction type operating frequency, out-band communication using, for example, 2.4Ghz low-power Bluetooth LE is possible, and the communication method is It is not limited to this. In addition, the operating frequency band for wireless power transmission may be different according to a wireless charging standard and an induction or resonance method.

무선 전력 송신기(100)의 전원 공급부(110)는 전력을 제공하는 역할을 수행하며, 전원 공급(110)로부터 제공된 전력이 최종적으로 코일부(130)에서 무선 전력 신호로 변환되어 충전 단말기(200)로 송신된다. 여기서, 무선 전력 신호는 코일부(130)에서 발생되는 자기장 또는 전자기장의 형태를 가질 수 있다. 또한, 도 1에 도시되지 않았지만, 전원 공급부(110)에서 제공된 직류 입력을 교류 전류 형태로 변환하기 위한 인버터 등의 장치를 더 포함할 수 있다.The power supply unit 110 of the wireless power transmitter 100 serves to provide power, and the power provided from the power supply 110 is finally converted into a wireless power signal in the coil unit 130 to charge the terminal 200 Is sent to. Here, the wireless power signal may have a form of a magnetic field or an electromagnetic field generated by the coil unit 130. In addition, although not illustrated in FIG. 1, a device such as an inverter for converting a DC input provided from the power supply unit 110 into an AC current form may be further included.

무전 전력 송신기(100)의 전력 센싱부(120)는 코일부(130)에 흐르는 전류 또는 전압 값을 측정 및 감지하고 모니터링할 수 있다. 전력 센싱부(120)는 전원 공급부(110)에서 공급되는 전류 또는 전압 값에 기초하여 측정한 코일부(130)에서 측정된 전류 또는 전압 값이 임계값을 초과하는지 여부 등을 확인할 수 있으며, 이물질 감지(FOD, Foreign Object Detection) 등의 오동작 시에는 제어부(140)를 통해 전력 센싱부(120)로부터 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 또한, 도 1에는 도시되지 않았지만, 무전 전력 송신기(100)는 공진 방식의 무선 전력 전송을 위한 주파수 공진을 위해 임피던스를 조절하는 임피던스 매칭 회로를 더 포함할 수 있으며, 이와 같은 임피던스 매칭 동작은 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다.The power sensing unit 120 of the radio power transmitter 100 may measure, detect, and monitor the current or voltage value flowing through the coil unit 130. The power sensing unit 120 may check whether the current or voltage value measured by the coil unit 130 measured based on the current or voltage value supplied from the power supply unit 110 exceeds a threshold, and the like. In the event of a malfunction (FOD, Foreign Object Detection), the power supplied from the power sensing unit 120 may be cut off through the control unit 140. In addition, although not shown in FIG. 1, the radio power transmitter 100 may further include an impedance matching circuit that adjusts impedance for frequency resonance for wireless power transmission of a resonance method, and the impedance matching operation may include a control unit ( 140).

무선 전력 송신기(100)의 코일부는 인가되는 전류의 변화에 따라 자기장 또는 전자기장 형태의 무선 전력 신호를 형성하는 역할을 수행하며, 복수 개의 코일을 포함할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 예컨대 제1 코일(131) 및 제2 코일(132)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 코일(131)은 자기 유도 방식의 전송을 위한 유도 코일(induction coil)의 구조를 가질 수 있으며, 제2 코일(132)은 자기 공진 방식의 전송을 위한 공진 코일(resonance coil)의 구조를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 코일(131) 및 제2 코일(132)을 통합 제어함에 따라, 제어부(140)를 통해 자기 유도 방식의 전송 시에는 유도 코일인 제1 코일(131)만 동작시키고, 공진 코일인 제2 코일(132)은 동작시키지 않으며, 자기 공진 방식의 전송 시에 제1 코일(131) 및 제2 코일(132)을 모두 통합하여 동작시킴으로써, 제1 코일(131) 및 제2 코일(132)이 함께 공진 코일로서 동작하도록 제어할 수 있다. 이와 같은 코일부의 통합 제어 동작은 이하에서 도 2를 참조하여 설명한다.The coil portion of the wireless power transmitter 100 serves to form a wireless power signal in the form of a magnetic field or an electromagnetic field according to a change in the applied current, and may include a plurality of coils, for example, as shown in FIG. It may include a first coil 131 and the second coil (132). For example, the first coil 131 may have a structure of an induction coil for transmission of a magnetic induction method, and the second coil 132 may be a resonance coil for transmission of a magnetic resonance method. Can have the structure of In addition, according to an embodiment of the present invention, according to the integrated control of the first coil 131 and the second coil 132, the first coil which is an induction coil when transmitting the magnetic induction method through the control unit 140 ( 131), the second coil 132, which is a resonant coil, is not operated, and the first coil 131 and the second coil 132 are all integrated and operated when the magnetic resonance is transmitted. The 131 and the second coil 132 may be controlled to operate together as a resonant coil. The integrated control operation of the coil unit will be described below with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 공진 통합형 무선 충전 송신기(100)의 코일부(130)의 구조를 나타내는 도면이다. 코일부(130)는 중앙에 배치되어 권선된 제1 코일(131), 제1 코일의 외곽에 배치되어 권선된 제2 코일(132), 및 제2 코일(132) 외곽에 배치된 EBG(Electro-Band Gap) 구조체를 포함할 수 있다.2 is a view showing the structure of the coil unit 130 of the inductive resonance integrated wireless charging transmitter 100 according to an embodiment of the present invention. The coil unit 130 is disposed at the center and wound around a first coil 131, a second coil 132 disposed outside the first coil, and an EBG (Electro) disposed outside the second coil 132. -Band Gap) structure.

제1 코일(131)은 널리 사용되는 유도 방식의 무선 충전 코일 형태와 동일한 원형 형태를 가질 수 있으며, 제2 코일(132)은 널리 사용되는 공진 방식의 무선 충전 코일 형태와 동일한 사각형 형태를 가지며, 제1 코일(131)의 외곽에 이격하여 위치할 수 있다. 제1 코일(131) 및 제2 코일(132)은 평면형 나선 형태 또는 원통형 솔레노이드 형태 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.The first coil 131 may have the same circular shape as the widely used inductive wireless charging coil, and the second coil 132 may have the same rectangular shape as the widely used resonant wireless charging coil. It may be spaced apart from the outer periphery of the first coil 131. The first coil 131 and the second coil 132 may be implemented in various forms, such as a planar spiral shape or a cylindrical solenoid shape, but are not limited thereto.

도 2에 도시된 코일부(130)는 제1 코일(131) 및 제2 코일(132)의 통합 제어를 통해 유도 방식 및 공진 방식, 2가지 방식 모두의 무선 전력 전송을 제공가능하며, 따라서, 유도 방식을 지원하는 단말기 및 공진 방식을 지원하는 단말기 모두 지원가능하고, 유도 방식의 고 충전 효율 및 공진 방식의 편리함을 활용할 수 있다. 특히, 도 2에 도시된 코일부(130)는 제어부(140)의 제어 동작을 통해 자기 유도(magnetic induction) 방식 모드로 동작하는 경우, 제1 코일(131)만 동작하고 제2 코일(132)은 동작하지 않도록 하여, 유도 방식 모드의 경우 고 충전 효율을 얻을 수 있다. 또한, 자기 공진(magnetic resonance) 방식 모드로 동작하는 경우, 제어부(140)를 통해 중앙에 위치한 제1 코일(131) 및 제1 코일(131)의 외곽에 위치한 제2 코일(132)을 통합 제어함으로써, 제1 코일(131) 및 제2 코일(132)을 함께 공진 방식의 무선 전력 전송을 위한 공진 코일로서 사용할 수 있다.The coil unit 130 shown in FIG. 2 is capable of providing wireless power transmission in both induction and resonance modes, through integrated control of the first coil 131 and the second coil 132, and thus, Both terminals supporting the induction method and terminals supporting the resonance method can be supported, and high charging efficiency of the induction method and convenience of the resonance method can be utilized. Particularly, when the coil unit 130 illustrated in FIG. 2 operates in a magnetic induction mode through a control operation of the control unit 140, only the first coil 131 operates and the second coil 132 By not activating, high charging efficiency can be obtained in the induction mode. In addition, when operating in a magnetic resonance mode, the control unit 140 controls the first coil 131 centrally located and the second coil 132 located outside the first coil 131. By doing so, the first coil 131 and the second coil 132 can be used together as a resonant coil for wireless power transmission of the resonance method.

또한, 도 2에는 제1 코일(131)이 하나의 원형 코일부로 도시되었지만, 유도 방식의 충전을 위한 복수 개의 코일부, 예컨대 두 개나 세 개 이상의 원형 코일부로 구성하는 것도 가능하며, 원형 코일부가 많아짐에 따라 코일 면적이 늘어나 충전 범위 및 충전 효율 등이 증가하는 효과를 얻을 수 있을 것이다.In addition, although the first coil 131 is illustrated in FIG. 2 as one circular coil portion, it is also possible to include a plurality of coil portions for induction charging, for example, two or more circular coil portions, and the circular coil portion increases. Accordingly, an increase in the coil area may increase the charging range and charging efficiency.

이와 같은 통합 제어 방식에 따라, 무선 전력 송신기(100)에서의 제1 코일(131)을 통한 충전은 유도 방식을 지원하는 수신기가 충전 위치, 즉 제1 코일(131)이 위치한 무선 전력 송신기(100)의 중앙 부분 위에 있을 때 작동되며, 또한 공진 방식의 수신기가 중앙 위치에 있을 경우에도 중앙에 위치한 제1 코일(131)을 외곽에 위치한 제2 코일(132)과 함께 공진 코일로서 통합 동작시킴으로써, 외각의 제2 코일(132)만으로 무선 전력을 송신하는 경우 내부 중심쪽의 전계가 상대적으로 낮아지는 단점을 보완 가능하다. 이로 인해 자기 공진 모드에서 전체적인 공진 코일의 절대 면적을 증가시킴으로써 전송효율을 증대시킬 수 있으며, 충전기의 중앙 부분에서 충전 효율이 낮아지는 단점을 보완할 수 있다.According to the integrated control method, charging through the first coil 131 in the wireless power transmitter 100 is a wireless power transmitter 100 in which a receiver supporting the induction method is charged, that is, the first coil 131 is located. ) Is operated when over the central part, and also, when the resonant receiver is in the central position, the centrally located first coil 131 and the second coil 132 located outside are integrated as a resonant coil, When wireless power is transmitted only by the second coil 132 of the outer shell, it is possible to compensate for the disadvantage that the electric field at the inner center is relatively low. Due to this, in the self-resonant mode, the transmission efficiency can be increased by increasing the absolute area of the entire resonant coil, and the charging efficiency in the central portion of the charger can be reduced.

또한, 도 2를 참조하면, 제1 코일(131) 및 제2 코일(132)의 외곽에 EBG(Electro-Band Gap) 구조체(133)를 배치함으로써, 송신 방향으로의 방사 패턴을 집중시킴으로써 전체적인 충전 효율을 증가시킬 수 있으며, 유도 방식에 비해 공진 방식의 충전 효율이 낮은 단점을 보완할 수 있다.In addition, referring to FIG. 2, by arranging the EBG (Electro-Band Gap) structure 133 on the outer sides of the first coil 131 and the second coil 132, the overall charging by concentrating the radiation pattern in the transmission direction Efficiency can be increased, and a disadvantage of low charging efficiency of the resonance method compared to the induction method can be compensated.

EBG 구조체(133)는 특정한 모양을 가지는 단위 셀(Unit Cell) 구조가 주기적으로 반복되는 구조로서, 유전상수가 다른 서로 다른 두 물질을 일정한 주기로 반복적으로 배열, 파동 임피던스에 주기적인 변화를 주어 주파수 선택 특성이 나오도록 구조를 가지며, 특정 주파수 대역의 전자파의 전파가 허용되지 않는 주파수 차단(band stop) 특성을 갖는다. 이와 같은 EBG 구조체(133)를 무선 전력 전송을 위한 코일 안테나에 적용하여, 안테나가 배치된 기판에 사용될 수 있다. EBG 구조체가(133)가 안테나의 기판으로 사용될 경우 고유전율(high permittivity)의 기판을 사용할 때 발생하는 표면파(surface wave)를 감소시켜 안테나의 방사 특성 개선 및 이득을 향상시킬 수 있다. 예컨대, EBG 구조체(133)는 부분 반사 표면 역할을 하는 덮개층과 접지면으로 이루어지는 파브리페로 캐비티(Fabry-Perot Cavity)와 방사원으로 구성될 수 있다.The EBG structure 133 is a structure in which a unit cell structure having a specific shape is periodically repeated, and two different materials having different dielectric constants are repeatedly arranged at regular cycles to select frequencies by periodically changing the wave impedance. It has a structure to exhibit characteristics, and has a frequency stop characteristic in which electromagnetic waves in a specific frequency band are not allowed. By applying the EBG structure 133 to the coil antenna for wireless power transmission, it can be used for a substrate on which the antenna is disposed. When the EBG structure 133 is used as a substrate for an antenna, it is possible to improve the radiation characteristics and gain of the antenna by reducing the surface wave generated when using the substrate with high permittivity. For example, the EBG structure 133 may include a Fabry-Perot Cavity and a radiation source composed of a cover layer serving as a partially reflective surface and a ground plane.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 무선 전력 송신기의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 곡면부를 갖는 무선 전력 송신기(310) 내에 무선 전력 수신기(320), 즉 스마트폰과 같은 충전 단말기의 적어도 일부가 삽입되어 무선 전력 전송이 수행될 수 있다.3 is a view showing the structure of a curved wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, wireless power transmission may be performed by inserting at least a portion of the wireless power receiver 320, that is, a charging terminal such as a smartphone, into the wireless power transmitter 310 having a curved portion.

이와 같은 곡면 형태를 갖는 무선 전력 송신기(310)의 측면에는 곡면부(312)가 존재하고, 하부에는 평면부(311)가 존재한다. 평면부(311) 상에 원형으로 배치된 제1 코일(331) 및 곡면부(312)를 원형으로 감은 제2 코일(332)이 서로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 곡면부를 갖는 무선 전력 송신기(310)를 정면으로 바라보았을 때, 평면부(311) 상에 배치된 제1 코일(331)보다 높은 위치에 곡면부(312)를 감은 제2 코일(332)이 배치될 수 있다. A curved portion 312 is present on a side surface of the wireless power transmitter 310 having the curved shape, and a flat portion 311 is provided on the lower side. The first coil 331 disposed in a circle on the flat portion 311 and the second coil 332 wound in a circular shape may be disposed spaced apart from each other. Accordingly, when the wireless power transmitter 310 having the curved portion is viewed from the front, the second coil 332 wound around the curved portion 312 at a position higher than the first coil 331 disposed on the flat portion 311. It can be placed.

또한, 무선 전력 송신기(310)의 제1 코일(331) 및 제2 코일(332)는 제어부(140)를 통해 통합 제어될 수 있다. 예컨대, 도 3의 곡면형 무선 전력 송신기(310)가 자기 유도 방식 모드로 동작하는 경우, 평면부(311) 상의 제1 코일(331)만 유도 코일로서 동작하고 제2 코일(132)은 동작하지 않도록 제어할 수 있다. 또한, 자기 공진 방식 모드로 동작하는 경우, 평면부(311) 상의 제1 코일(331) 및 곡면부(312)를 감은 제2 코일(332)을 통합 제어함으로써, 제1 코일(331) 및 제2 코일(332)을 함께 공진 방식의 무선 전력 전송을 위한 공진 코일로서 사용할 수 있다.In addition, the first coil 331 and the second coil 332 of the wireless power transmitter 310 may be integrated and controlled through the control unit 140. For example, when the curved wireless power transmitter 310 of FIG. 3 operates in a magnetic induction mode, only the first coil 331 on the flat portion 311 operates as an induction coil, and the second coil 132 does not operate. Control. In addition, when operating in a self-resonant mode, the first coil 331 and the first coil 331 and the second coil 331 by integrally controlling the second coil 332 on the flat surface 311 and the curved portion 312 The two coils 332 can be used together as a resonant coil for wireless power transmission in a resonant manner.

이에 따라 무선 전력 수신기(320)가 평면부(311) 상에 위치하여 유도 방식의 충전이 가능한 경우, 유도 방식 모드로 동작 가능하며, 그렇지 않고 공진 방식의 충전이 가능한 경우 제1 코일(331) 및 제2 코일(332)이 모두 공진 코일로서 동작함으로써 공진 방식의 충전을 제공할 수 있다. 이와 같이, 곡면을 따라 제2 코일(332)인 공진 코일을 장착함으로써 도 2에 도시된 통합형 코일 구조의 장점에 더하여 방열 특성 개선과 수신기의 위치 정열을 허용범위 이내에 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이와 같은 곡면 구조를 통해 단말기의 크기에 한정되지 않는 충전 공간 제공 및 자동차 내에서와 같이 한정된 공간 및 움직이는 공간에서 단말기의 얼라인(alignment) 제약으로부터 비교적 자유로운 유도 공진 통합 송신기를 제공 가능하다.Accordingly, when the wireless power receiver 320 is located on the flat portion 311 to enable induction type charging, it is possible to operate in an induction mode, otherwise, if the resonance type charging is possible, the first coil 331 and Since all of the second coils 332 operate as resonant coils, resonant charging can be provided. As described above, in addition to the advantages of the integrated coil structure shown in FIG. 2 by mounting the resonant coil as the second coil 332 along the curved surface, there is an advantage of improving heat dissipation characteristics and aligning the position of the receiver within an allowable range. In addition, through such a curved structure, it is possible to provide a charging space not limited to the size of the terminal and to provide an inductive resonance integrated transmitter that is relatively free from the limitations of the alignment of the terminal in a limited space and a moving space, such as in a car.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 유도 공진 통합형 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 4 is a flow chart for explaining a method for transmitting wireless induction resonance integrated power for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

먼저, 무선 전력 송신기(100)는 차량 내 무선 전력 수신이 가능한 적어도 하나의 충전 단말기를 검출할 수 있다.(단계 410) 또한, 검출된 각 단말기가 자기 공진 방식 또는 자기 유도 방식의 무선 전력 수신을 지원하는지 여부를 판단하며, 각 단말기의 무선 충전 성능(capability) 관련 정보를 단말기와의 통신을 통해 획득하여 판단할 수 있다. (단계 420)First, the wireless power transmitter 100 may detect at least one charging terminal capable of receiving wireless power in the vehicle. (Step 410) In addition, each detected terminal receives wireless power reception using a self-resonance method or a magnetic induction method. It is determined whether or not it is supported, and information related to wireless charging capability of each terminal can be obtained and determined through communication with the terminal. (Step 420)

무선 전력 송신기(100)가 자기 유도 방식 모드가 필요하다고 판단되는 경우, 자기 유도 방식 모드를 개시하여 유도 방식으로 충전을 수행할 수 있다. (단계 430) 예컨대, 충전 단말기(200)가 유도 코일 상에 위치하여 자기장 통신 등을 통해 충전 단말기(200)에 유도 방식의 충전이 가능하다고 판단되는 경우 자기 유도 방식 모드로 유도 코일을 통해 무선 전력 전송을 제공할 수 있다.When the wireless power transmitter 100 determines that a magnetic induction mode is required, charging may be performed in an induction manner by initiating the magnetic induction mode. (Step 430) For example, when the charging terminal 200 is located on the induction coil and it is determined that charging of the induction method is possible in the charging terminal 200 through magnetic field communication or the like, wireless power through the induction coil in the magnetic induction method mode Can provide transmission.

자기 유도 방식 모드가 불가능한 경우, 자기 공진 방식 모드가 필요하다고 판단되는 경우, 자기 공진 방식 모드를 개시하여 공진 방식으로 충전을 수행할 수 있다. (단계 440) 예컨대, 충전 단말기(200)가 유도 방식의 충전을 지원하지 않고 공진 방식의 충전만 지원하거나, 유도 및 공진 방식의 충전을 지원하나 현재 충전 단말기(200)의 위치나 환경상 공진 방식의 충전만 가능하거나, 복수 개의 충전 단말기(200)의 충전이 필요한 경우 등에는 자기 공진 방식 모드가 필요하다고 판단할 수 있고, 공진 코일을 동작시킬 수 있다. 도 2 및 도 3에 개시된 바와 같이 제1 코일 및 제2 코일을 통합하여 공진 코일로서 동작가능한 경우, 자기 공진 방식 모드에서 양 코일을 모두 공진 코일로서 사용함으로써 충전 효율을 높일 수 있다.When the magnetic induction mode mode is impossible, when it is determined that the magnetic resonance mode mode is necessary, the magnetic resonance mode mode may be initiated to perform charging in the resonance mode. (Step 440) For example, the charging terminal 200 does not support inductive charging, only resonant charging, or inductive and resonant charging, but the current charging terminal 200 is located in a resonance or environmental environment. When only charging is possible, or when charging of the plurality of charging terminals 200 is required, it may be determined that a self-resonant mode is necessary, and the resonance coil may be operated. 2 and 3, when the first coil and the second coil are integrated to operate as a resonant coil, charging efficiency may be increased by using both coils as a resonant coil in a self-resonant mode.

또한, 무선 전력 송신기(100)는 충전 단말기(200)의 상태 정보를 지속적으로 모니터링할 수 있다. (단계 450) 예컨대, 충전 단말기(200)의 상태 정보는 충전 진행 여부, 충전 상황, 이물질 감지(foreign object detection) 여부 중 적어도 하나와 관련된 것일 수 있으며, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 충전 상태 정보와 관련된 알람을 제공하는 기능을 더 포함할 수 있으며, 예컨대 이물질 감지가 된 경우, 사용자에게 음성이나 영상 중 적어도 하나를 이용하여 경고 알람을 제공할 수 있다.Also, the wireless power transmitter 100 may continuously monitor the status information of the charging terminal 200. (Step 450) For example, the status information of the charging terminal 200 may be related to at least one of whether charging is in progress, charging status, and whether foreign object is detected, but is not limited thereto. In addition, it may further include a function for providing an alarm related to the charging status information, for example, when a foreign object is detected, a warning alarm may be provided to the user using at least one of voice or video.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 간섭 회피를 위한 차량용 유도 공진 통합형 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for explaining a method for transmitting inductive resonance integrated wireless power for a vehicle for avoiding frequency interference according to an embodiment of the present invention.

먼저, 무선 전력 송신기(100)는 차량 내 무선 전력 수신이 가능한 적어도 하나의 단말기를 검출할 수 있다.(단계 510) 또한, 각 단말기의 무선 충전 성능(capability) 관련 정보를 단말기와의 통신을 통해 획득하여 판단할 수 있다.First, the wireless power transmitter 100 may detect at least one terminal capable of receiving wireless power in a vehicle. (Step 510) In addition, information related to wireless charging capability of each terminal is communicated with the terminal. It can be obtained and judged.

다음으로, 무선 충전의 동작 주파수와 차량 내 다른 전자 장치의 사용 주파수 간에 간섭이 있는지 여부를 판단할 수 있다. (단계 520) 예컨대, 무선 전력 송신기(100)는 차량의 전장 시스템으로부터 스마트 키(smart key)와 같은 전자 장치의 존재 여부에 대한 정보를 수신하거나, 스마트 키로부터 신호를 수신하여 스마트 키의 존재 여부를 판단할 수 있다. 이 때, 유도 방식을 위한 유도 코일의 동작 주파수 대역, 예컨대 110KHz 내지 205KHz의 대역과, 스마트 키의 동작 주파수 대역인 125KHz이 중첩되어 주파수 간섭이 발생한다고 판단할 수 있다.Next, it may be determined whether there is interference between the operating frequency of wireless charging and the use frequency of other electronic devices in the vehicle. (Step 520) For example, the wireless power transmitter 100 receives information about the existence of an electronic device such as a smart key from the vehicle's electric vehicle system, or receives a signal from the smart key to determine whether a smart key exists. Can judge. At this time, it may be determined that frequency interference occurs due to overlapping of the operating frequency band of the induction coil for the induction method, for example, a band of 110 KHz to 205 KHz and an operating frequency band of the smart key, 125 KHz.

유도 방식의 주파수 대역에서 주파수 간섭이 발생한다고 판단하는 경우, 무선 전력 송신기(100)는 자기 공진 방식 모드를 개시할 수 있다. (단계 530) 공진 방식의 경우 예컨대 6.78MHz와 같이 유도 방식에 비해 높은 주파수 대역을 사용하기 때문에, 스마트 키 등과 같은 전자 장치와 주파수 간섭을 일으키지 않는다. 따라서, 다른 전자 장치 등과 주파수 간섭의 위험이 있는 경우, 디폴트로 자기 공진 방식 모드를 개시함으로써 주파수 간섭 가능성을 제거할 수 있다.When it is determined that frequency interference occurs in the frequency band of the induction method, the wireless power transmitter 100 may initiate a self-resonance mode. (Step 530) Since the resonance method uses a higher frequency band than the induction method, for example, 6.78 MHz, it does not cause frequency interference with an electronic device such as a smart key. Therefore, when there is a risk of frequency interference with other electronic devices, the possibility of frequency interference can be eliminated by initiating a self-resonant mode by default.

무선 전력 송신기(100)는 충전 단말기(200)의 상태 정보를 지속적으로 모니터링할 수 있다. (단계 540) 또한, 충전 상태 정보와 관련된 알람을 제공하는 기능을 더 포함할 수 있으며, 예컨대 주파수 간섭 위험이 발생된다고 판단하는 경우, 사용자에게 음성이나 영상 중 적어도 하나를 이용하여 경고 알람을 제공할 수 있다.The wireless power transmitter 100 may continuously monitor the status information of the charging terminal 200. (Step 540) In addition, it may further include a function for providing an alarm related to the charging status information, for example, if it is determined that a risk of frequency interference occurs, to provide a warning alarm to the user using at least one of voice or video Can.

이와 같은 주파수 간섭을 위한 자기 공진 방식 모드 개시 동작은 차량에 구비된 다양한 종류의 전자 장치들과의 주파수 간섭을 회피함으로써, 차량의 오작동으로 인한 사고의 위험성을 감소시킬 수 있다.The self-resonant mode initiating operation for such frequency interference may reduce the risk of accidents due to malfunction of the vehicle by avoiding frequency interference with various types of electronic devices provided in the vehicle.

본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.The embodiments disclosed in the specification of the present invention are only examples, and the present invention is not limited thereto. The scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technologies within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 무선 전력 송신기 110: 전원 공급부
120: 전력 센싱부 130: 코일부
131: 제1 코일 132: 제2 코일
133: EBG 구조체 140: 제어부
200: 충전 단말기
310: 곡면형 무선 전력 송신기 311: 평면부
312: 곡면부 331: 제1 코일
332: 제2 코일 320: 무선 전력 수신기100: wireless power transmitter 110: power supply
120: power sensing unit 130: coil unit
131: first coil 132: second coil
133: EBG structure 140: control unit
200: charging terminal
310: curved wireless power transmitter 311: flat portion
312: curved portion 331: the first coil
332: second coil 320: wireless power receiver

Claims (11)

무선 전력 전송을 위해 배치된 제1 코일;
무선 전력 전송을 위해 상기 제1 코일의 외곽에 위치한 제2 코일; 및
자기 유도(magnetic induction) 방식 모드로 동작하는 경우 상기 제1 코일은 자기 유도 방식으로 동작하고 상기 제2 코일은 동작하지 않도록 하며, 자기 공진(magnetic resonance) 방식 모드로 동작하는 경우 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 모두 자기 공진 방식으로 동작하도록 제어하는 제어부를
포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.A first coil arranged for wireless power transmission;
A second coil located outside the first coil for wireless power transmission; And
When operating in a magnetic induction method mode, the first coil operates in a magnetic induction method and the second coil does not operate, and when operating in a magnetic resonance method mode, the first coil and A control unit for controlling the second coil to operate in a self-resonant manner
Wireless power transmitter comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서, 송신 효율을 향상시키기 위해 상기 제2 코일 외곽을 둘러싸도록 배치되는 EBG(Electro-Band gap) 구조체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기. The wireless power transmitter of claim 1, further comprising an EBG (Electro-Band gap) structure disposed to surround the outer periphery of the second coil to improve transmission efficiency. 제1항에 있어서, 상기 제1 코일은 원형 형상으로 감겨있고, 상기 제2 코일은 사각형 형상으로 감겨있는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.The wireless power transmitter of claim 1, wherein the first coil is wound in a circular shape, and the second coil is wound in a square shape. 적어도 일부가 곡면으로 구성된 기판;
무선 전력 전송을 위해 상기 기판에서 중앙부에 배치된 제1 코일; 및
무선 전력 전송을 위해 상기 제1 코일과 이격하여 상기 기판에서 외곽에 배치되며 상기 제1 코일보다 큰 크기를 갖는 제2 코일; 및
자기 유도 방식 모드로 동작하는 경우 상기 제1 코일은 자기 유도 방식으로 동작하고 상기 제2 코일은 동작하지 않도록 하며, 자기 공진 방식 모드로 동작하는 경우 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 모두 자기 공진 방식으로 동작하도록 제어하는 제어부를
포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.A substrate composed of at least a portion of a curved surface;
A first coil disposed at a central portion of the substrate for wireless power transmission; And
A second coil spaced apart from the first coil for wireless power transmission and disposed on an outer side of the substrate and having a larger size than the first coil; And
When operating in a magnetic induction mode, the first coil is operated in a magnetic induction mode, the second coil is not operated, and when operating in a magnetic resonance mode, the first coil and the second coil are both magnetic resonance. Control unit to control the operation
Wireless power transmitter comprising a. 삭제delete 제5항에 있어서, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일은 모두 원형 형상으로 감겨있는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.The wireless power transmitter of claim 5, wherein the first coil and the second coil are both wound in a circular shape. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200013541A (en) * 2018-07-30 2020-02-07 삼성전자주식회사 Electronic device including a plurality of wireless charge coils and operating method thereof
CN109066936A (en) * 2018-09-27 2018-12-21 北京乐界乐科技有限公司 A kind of novel two-way asymmetric wireless charging device
CN109149789A (en) * 2018-09-30 2019-01-04 苏州大学 A kind of wireless charging method and device
US10861301B1 (en) * 2019-06-24 2020-12-08 Zealio Electronics Co., Ltd. Multifunctional smart holder and control method thereof
JP7263664B2 (en) * 2019-06-27 2023-04-25 豊田合成株式会社 wireless power supply
EP4091234A4 (en) * 2020-01-14 2024-04-17 Etherdyne Tech Inc Resonant wireless power source having coupled resonators oscillating in a single resonant eigenmode
WO2021234155A1 (en) * 2020-05-21 2021-11-25 Motherson Innovations Company Ltd. Wireless charging system for a vehicle and control method
KR102557726B1 (en) * 2020-12-29 2023-07-20 경북대학교 산학협력단 Wireless charging structure for location detection
CN112803563B (en) * 2021-04-12 2021-07-06 成都市易冲半导体有限公司 Low-voltage starting circuit for low-inductance wireless charging system and wireless charging system
TWI794795B (en) * 2021-04-26 2023-03-01 國立陽明交通大學 Inductive resonant wireless charging system, resonant wireless charging transmitting device, wireless charging relay device and inductive wireless charging receiving device
KR20240025407A (en) * 2022-08-18 2024-02-27 삼성전자주식회사 Wireless power transmittng device for wirelessly transmitting power and method for operating thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160056664A1 (en) * 2011-01-18 2016-02-25 Mojo Mobility Inc. Powering and/or charging with a plurality of protocols

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010537496A (en) * 2007-08-13 2010-12-02 クゥアルコム・インコーポレイテッド Long range low frequency resonators and materials
US9184595B2 (en) * 2008-09-27 2015-11-10 Witricity Corporation Wireless energy transfer in lossy environments
JP5678888B2 (en) * 2009-09-01 2015-03-04 日本電気株式会社 Communication transmission device, communication coupler and impedance adjustment sheet
US8829727B2 (en) * 2009-10-30 2014-09-09 Tdk Corporation Wireless power feeder, wireless power transmission system, and table and table lamp using the same
WO2011146661A2 (en) * 2010-05-19 2011-11-24 Qualcomm Incorporated Adaptive wireless energy transfer system
KR101810465B1 (en) * 2011-06-10 2018-01-25 엘지전자 주식회사 Apparatus for Handling of Orientation Changing of Terminal during Wireless Power Transfer and Method Thereof
JP2013169122A (en) * 2012-02-17 2013-08-29 Panasonic Corp Non-contact charge module and portable terminal having the same
WO2013124935A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-29 日本電気株式会社 Power receiving device, power supplying device, and communication device
KR101342585B1 (en) 2012-03-23 2013-12-17 유노시스템 주식회사 multi-layer Coil Structure of Wireless Charging System
US20140091636A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-03 Witricity Corporation Wireless power transfer
KR101703842B1 (en) * 2013-03-05 2017-02-08 주식회사 아모센스 Composite Sheet for Shielding Magnetic Field and Electromagnetic Wave and Antenna Module Using the Same
WO2015060570A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-30 Lg Electronics Inc. Wireless power transfer method, apparatus and system
KR101688158B1 (en) * 2013-10-23 2016-12-20 엘지전자 주식회사 Wireless power transfer apparatus and system
KR102097497B1 (en) * 2013-12-13 2020-05-27 엘지전자 주식회사 Mobile terminal wireless charger
KR101912271B1 (en) * 2013-12-20 2018-10-29 삼성전기 주식회사 Charging apparatus and wireless charging apparatus
CN206727227U (en) * 2014-03-28 2017-12-08 株式会社村田制作所 Antenna assembly and electronic equipment
US9948142B2 (en) * 2014-09-30 2018-04-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System for and method of wireless charging of a device
KR101503221B1 (en) 2014-10-06 2015-03-17 (주)디아이디 Double spiral antenna module for resonance type of wireless charge of wearable device
KR102026984B1 (en) * 2014-12-15 2019-10-07 주식회사 위츠 Wireless charging control method, and wireless power transmission apparatus and wireless power receive apparatus using the same
KR20160100755A (en) * 2015-02-16 2016-08-24 엘지이노텍 주식회사 Wireless apparatus and method for transmitting power
US10027159B2 (en) * 2015-12-24 2018-07-17 Energous Corporation Antenna for transmitting wireless power signals

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160056664A1 (en) * 2011-01-18 2016-02-25 Mojo Mobility Inc. Powering and/or charging with a plurality of protocols

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US20180152040A1 (en) 2018-05-31
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